4.2 探究加速度与力、质量的关系知识点题库

在“探究加速度与力、质量的关系”的实验中，某学习小组在实验室组装了如图的装置外，还备有下列器材：打点计时器所用的学生电源、导线、复写纸、天平、细沙．测量得滑块的质量为M、沙和小桶的总质量为m．

（1）还缺少的实验器材是．
（2）实验时为保证滑块受到的合力近似等于沙和小桶的总重力，沙和小桶的总质量m与滑块的质量M应满足的关系是；实验时为保证细线的拉力等于滑块所受的合外力，首先要做的步骤是．
（3）实验中得到一条纸带如图所示，从比较清晰的点起，每五个打印点取作一个计数点，分别标明0、1、2、3、4，量得1、2两点间的距离x₂=12.0mm，2、3两点间的距离x₃=30.0mm，3、4两点间的距离x₄=48.0mm，由以上信息可以求出滑块运动的加速度大小是m/s² ．打下计数点2时滑块的速度大小为m/s．（打点计时器使用的交流电源频率为50Hz，结果保留二位有效数字）

某同学为探究加速度与合外力的关系，设计了如图甲所示的实验装置．一端带有定滑轮的长木板固定在水平桌面上，用轻绳绕过定滑轮及轻滑轮将小车与弹簧测力计相连．实验中改变悬挂的钩码个数进行多次测量，记录弹簧测力计的示数F，并利用纸带计算出小车对应的加速度a．

（1）实验中钩码的质量可以不需要远小于小车质量，其原因是　　．

A . 小车所受的拉力与钩码的重力无关 B . 小车所受的拉力等于钩码重力的一半 C . 小车所受的拉力可由弹簧测力计直接测出
（2）图乙是实验中得到的某条纸带的一部分．已知打点计时器使用的交流电频率为50Hz，由纸带数据求出小车的加速度a=m/s² ．
（3）根据实验数据绘出小车的加速度a与弹簧测力计示数F的关系图象，图丙图象中最符合本实验实际情况的是．

用图（a）所示的实验装置验证牛顿第二定律：

（1）某同学通过实验得到如图（b）所示的a﹣F图象，造成这一结果的原因是：在平衡摩擦力时木板与水平桌面间的倾角（填“偏大”或“偏小”）．
（2）该同学在平衡摩擦力后进行实验，实际小车在运动过程中所受的拉力砝码和盘的总重力（填“大于”、“小于”或“等于”），为了便于探究、减小误差，应使小车质量M与砝码和盘的总质量m满足的条件．
（3）某同学得到如图（c）所示的纸带，已知打点计时器电源频率为50Hz． A、B、C、D、E、F、G是纸带上7个连续的点．△s=s_DG﹣s_AD=cm．由此可算出小车的加速度a=m/s²（加速度a计算结果保留两位有效数字）．

在“探究加速度与力、质量的关系”实验中：

（1）在“探究加速度与质量”的关系时，为了直观地判断加速度a与战狼M的关系，应作图象（选填“a﹣M”或者“a﹣ $\text{[math]}$ ”）；
（2）某同学采用如图甲所示的实验装置，为了使实验中能将砝码和砝码盘的总重力当作小车受到的合外力，以下步骤必须采用的有．

A . 保证小车下面的长木板水平放置 B . 将小车下面的长木板右端适当垫高以平衡摩擦力 C . 使小车质量远远大于砝码和砝码盘的总质量 D . 使小车质量远远小于砝码和砝码盘的总质量
（3）已知打点计时器使用的交流电频率为f=50Hz，即每隔0.02s打一个点．图乙中A、B、C、D、E为依次选定的计数点，每相邻两个计数点间还有4个点未画出，利用图乙中给出的数据，则小车运动的加速度大小a=m/s² ，在D点处时的瞬时速度大小V_D=m/s（结果保留三位有效数字）．

在水平固定的长木板上，小潘用物体A、B分别探究了加速度随外力变化的关系，实验装置如图甲所示(打点计时器、纸带图中未画出).实验过程中小潘用不同的重物P分别挂在光滑的轻质动滑轮上，使平行于长木板的细线分别拉动长木板上的物体A、B由静止开始加速运动(纸带与打点计时器之间阻力及空气阻力可忽略)，实验后进行数据处理，小潘得到了物体A、B的加速度a与轻质弹簧测力计弹力F的关系图象分别如图乙中的A、B所示.

（1）由图甲判断下列说法正确的是（）

A . 一端带有定滑轮的长木板不水平也可以达到实验目的 B . 实验时应先接通打点计时器电源后释放物体 C . 实验中重物P的质量应远小于物体的质量 D . 弹簧测力计的读数始终为重物P的重力的一半
（2）小潘仔细分析了图乙中两条线不重合的原因，得出结论：两个物体的质量不等，且m_Am_B(选填“大于”“等于”或“小于”)；两物体与木板之间动摩擦因数μ_Aμ_B(选填“大于”“等于”或“小于”).

如图a，为某同学设计的“探究加速度与物体所受合力F及质量m 的关系”实验装a简图.

（1）本实验采用的实验方法是

A . 控制变量法 B . 假设法 C . 理想实验法 D . 等效替代法
（2）在保持小车受力相同时，探究加速度与质量关系的实验中，以下故法正确的是

A . 平衡摩擦力时，应将装有砝码的小桶用细绳通过定滑轮系在小车上 B . 每次改变小车的质量时，不需要重新平衡摩擦力 C . 实验时，先放开小车，再接通打点计时器电源 D . 为得出加速度a与与质量m的关系而作出 $\text{[math]}$ 图象
（3）下图是实验中获取的一条纸带的一部分，其中O、A、B、C、D是计数点，每相邻两计数点间还有4个点（图中未标出），计数点间的距离如图，打“B”计数点时小车的速度大小为m/s.由纸带求出小车的加速度的大小为m/s².(计算结果均保留2位有效数字）
（4）如图所示是某同学在探究加速度与力的关系时，根据测量数据作出的a〜F图线.其中图线不过原点的原因是，图线在末端弯曲的原因是.

如图1所示是“探究加速度与力、质量的关系”实验装置：

（1）图2是实验时平衡阻力的情形，其中正确的是(选填字母)
（2）在平衡阻力后，实验时可通过增减小盘中(选填“50g钩码”或“5g砝码”)的个数来改变拉力的大小。

某同学将力传感器固定在小车上，然后把绳的一端固定在传感器拉钩上，用来测量绳对小车的拉力，探究在小车及传感器总质量不变时加速度跟它们所受拉力的关系，根据所测数据在坐标系中作出了如图所示的 $\text{[math]}$ 图象。

（1）图线不过坐标原点的原因是；
（2）由图象求出小车和传感器的总质量为kg；
（3）本实验中若仍用砂和桶的重力表示绳子的拉力 $\text{[math]}$ 小车及传感器的总质量始终远大于砂及桶的总质量 $\text{[math]}$ ，从理论上分析，该实验图线的斜率将 $\text{[math]}$ 选填“变大”或“变小” $\text{[math]}$ 。

如图，小明同学利用拉力传感器和速度传感器探究“加速度与物体受力的关系”。在长木板上相距为L的A、B两点各安装一个速度传感器，分别记录小车到达A、B时的速率。实验中使用的小车及拉力传感器总质量约为200g，每个钩码的质量约为50g。

主要实验步骤如下

①调整长木板的倾斜角度，平衡小车受到的摩擦力

②按住小车，读出拉力传感器的读数F；

③释放小车，让小车依次经过AB速度传感器AB，记录速度v_A和v_B ，并计算出小车加速a；

④增加钩码数量，重复步骤②③，得到多组数据，并做出a-F图像

（1）步骤①中平衡摩擦力的具体做法是（）

A . 不挂钩码，逐步调节木板的倾斜程度，使静止的小车开始运动 B . 挂上钧码，逐步调节木板的倾斜程度，使小车在木板上保持静止 C . 不挂钩码，调节木板到一定的倾斜程度，轻轻推动小车，使小车经过两个速度传感器时速度相同： D . 挂上钩码，调节木板到一定的倾斜程度，轻轻推动小车，使小车经过两个速度传感器时速度相同：
（2）步骤③中小车加速度a=(请用题中符号表示)
（3）根据本实验做出的a-F图像最接近（______）

A . B . C . D .

在“探究加速度与力、质量的关系”实验中，某同学使用了如图（1）所示的装置，计时器打点频率为50Hz．

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（1）该同学得到一条纸带，在纸带上取连续的六个点，如图（b）所示，自A点起，相邻两点间的距离分别为10.0mm、12.0mm、14.0mm、16.0mm、18.0mm，则打E点时小车的速度为m/s，小车的加速度为m/s² ．
（2）该同学要探究小车的加速度a和质量M的关系，应该保持不变；若该同学要探究加速度a和拉力F的关系，应该保持不变．
（3）该同学通过数据的处理作出了a-F图象，如图（c）所示，则
①图中的直线不过原点的原因是．

②此图中直线发生弯曲的原因是．

某同学利用如图所示的实验装置，探究小车的加速度a和它所受拉力F的关系．

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①除备有4个50g钩码外，另有下列实验器材备选：

A．质量为300 g小车

B．质量为2.2 kg小车

C．输出电压4—6V直流电源

D．输出电压3.6—5.6V交流电源

为尽量保证实验成功，你选用的实验小车为，电源为（填字母代号）．

②某同学正确选择实验器材后，通过实验得到如图所示的a—F图象，造成图线未过坐标原点的原因是．

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在《探究加速度与力、质量的关系》实验中。

（1）某组同学用如图甲所示装置，采用控制变量的方法，来研究小车质量不变的情况下，小车的加速度与小车受到合力的关系。下列措施中不需要和不正确的是_____；

A . 平衡摩擦力的方法就是在砝码盘中添加砝码，使小车能匀速滑动； B . 每次改变拉小车拉力后不需要重新平衡摩擦力； C . 实验中通过在砝码盘中添加砝码来改变小车受到的拉力； D . 每次小车都要从同一位置开始运动； E . 实验中应先放小车，然后再开打点计时器的电源；
（2）实验使用频率为50Hz的交流电源，得到的一条纸带如图乙所示。从比较清晰的点起，每4个点取一个计数点，第1与第2个计数点的间距为s=3.58cm，第3与第4个计数点的间距为 $\text{[math]}$ =4.71cm，该小车的加速度大小a=m/s²（保留两位有效数字）。

图甲为验证牛顿第二定律的实验装置示意图.图中打点计时器打点的时间间隔用Δt表示.在小车质量未知的情况下,某同学设计了一种方法用来探究“在外力一定的条件下,物体的加速度与其质量间的关系”.

⑴实验步骤：

①平衡小车所受的阻力:先拿下小吊盘,调整木板右端的高度,用手轻拨小车,直到打点计时器打出一系列均匀的点.

②按住小车,挂上带有适当重物的小吊盘,在小车中放入砝码.

③接通打点计时器电源,释放小车,获得带有点列的纸带,在纸带上标出小车中砝码质量m.

④按住小车,改变小车中砝码的质量,重复步骤③.

⑤在每条纸带上清晰的部分,每5个间隔标注一个计数点.测量相邻计数点的间距s₁,s₂……求出与不同m相对应的加速度a.

⑥以砝码的质量m为横坐标, $\text{[math]}$ 为纵坐标,在坐标纸上作出 $\text{[math]}$ 关系图线.

⑵完成下列填空：

①本实验中,为了保证在改变小车中砝码的质量时,小车所受的拉力近似不变,小吊盘和盘中物块的质量之和应满足的条件是.

②某纸带上三个相邻计数点的间距为s₁、s₂和s₃ ．则小车加速度a=（用字母s₁、s₃和Δt表示）

③图丙为所得实验图线的示意图.设图中直线的斜率为k,在纵轴上截距为b,若牛顿定律成立,则小车受到的拉力为,小车的质量为

如图甲所示为“探究加速度与物体所受合外力的关系”的实验装置图．图甲中A为小车，质量为m₁ ，连接在小车后面的纸带穿过打点计时器B，它们均置于一端带有定滑轮的足够,长的木板上，P的质量为m₂ ， C为弹簧测力计，实验时改变P的质量，读出测力计不同读数F，不计绳与滑轮之间的摩擦．

（1）下列说法正确的是______

A . —端带有定滑轮的长木板必须保持水平 B . 实验时应先接通电源后释放小车 C . 实验中m₂应远小于m₁ D . 测力计的读数始终为m₂g/2
（2）如图乙所示为某次实验得到的纸带，纸带上标出了所选的四个计数点之间的距离，相邻计数点间还有四个点没有画出．由此可求得小车的加速度的大小是m/s² ．（交流电的频率为50 Hz，结果保留二位有效数字）
（3）实验时，某同学由于疏忽，遗漏了平衡摩擦力这一步骤，他测量得到的图象，可能是下列哪个选项中的图象

探究“加速度与力、质量关系”的实验装置如图甲所示。小车后面固定一条纸带，穿过电火花打点计时器，细线一端连着小车，另一端通过光滑的定滑轮和动滑轮与挂在竖直面内的拉力传感器相连，拉力传感器用于测小车受到拉力的大小。

（1）关于平衡摩擦力，下列说法正确的是___________。

A . 平衡摩擦力时，需要在动滑轮土挂上钩码 B . 改变小车质量时，需要重新平衡摩擦力 C . 改变小车拉力时，不需要重新平衡摩擦力
（2）实验中(选填“需要”或“不需要”)满足所挂钩码质量远小于小车质量。
（3）某同学根据实验数据作出了加速度a与力F的关系图像如图乙所示，图线不过原点的原因是___。

A . 钩码质量没有远小于小车质量 B . 平衡摩擦力时木板倾角过大 C . 平衡摩擦力时木板倾角过小或未平衡摩擦力

如图所示，图1为“探究加速度与力、质量的关系”实验装置，钩码的质量为m₁ ，小车和砝码的质量为m₂ ，重力加速度为g。

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（1）下列说法正确的是____

A . 每次在小车上加减砝码时，应重新平衡摩擦力 B . 实验前应调节滑轮高度，使滑轮和小车间的细线与木板平行 C . 为减小误差，本实验一定要保证 m₁ ，远小于 m₂ D . 小车靠近打点计时器，先接通电源，再释放小车，打出一条纸带，同时记录弹簧测力计的示数
（2）从实验中打出的纸带上选取 5 个计数点，如图所示，相邻计数点间的时间间隔是 0.1s，图中长度单位是cm，由此可知：纸带的端与小车相联，加速度是；
（3）实验时，某同学遗漏了平衡摩擦力这一步骤，若轨道水平，他测量得到的 $\text{[math]}$ 图象如图，设图中直线的斜率为 k，在纵轴上的截距为 b，则小车与木板间的动摩擦因数μ=

某同学用如图所示装置完成探究“小车的加速度与其质量的关系”实验。轨道 $\text{[math]}$ 水平，重物通过轻质细线拉着固定有遮光条的小车从A点由静止开始运动，通过B点时，与光电门相连的数字计时器读出遮光条通过光电门的时间为 $\text{[math]}$ ，用天平测出小车（含车内砝码）的总质量M，用螺旋测微器测量小车上遮光条的宽度d，用毫米刻度尺测得A、B之间的距离为L。

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（1）该同学用游标卡尺测量出遮光条的宽度 $\text{[math]}$ ，则该同学用的是的游标卡尺（选填“10分度”、“20分度”“50分度”）。
（2）计算加速度的公式 $\text{[math]}$ 。（用所测物理量表示）
（3）某同学将上述实验装置进行了简单的改造，如图所示。

某次实验中，测得遮光条通过光电门的时间为 $\text{[math]}$ ，力传感器的读数为F，当地重力加速度为g，则此时重物的质量m为。（用上面已知量的符号表示）

某同学利用如图甲所示的实验装置验证牛顿第二定律，打点计时器所接交流电的频率为50Hz。实验过程中，该同学均采用正确的实验步骤进行操作。

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（1）实验中关于平衡摩擦力，下列做法正确的是______；

A . 每改变一次小车的质量后也要改变木板的倾斜程度 B . 每次改变小车中砝码的质量后都需要重新平衡摩擦力 C . 调节长木板的倾角（未悬挂砝码盘），轻推小车，使小车能沿长木板向下匀速运动 D . 平衡摩擦力后，实验就不需要满足小车及车中砝码总质量远大于砝码盘及盘中砝码总质量的条件
（2）若在实验中得到一条纸带如图乙所示，A、B、C、D、E为五个相邻的计数点，相邻的两个计数点之间还有四个点未画出。根据纸带数据，可求出小车的加速度大小a=m/s²（结果保留两位有效数字）；
（3）若该同学改用图丙装置，测得遮光条的宽度为d，A、B两个光电门的间距为s，光电传感装置记录遮光条通过A、B两个光电门的时间分别为t₁、t₂ ，则小车经过光电门A时的速度大小v_A=，小车运动的加速度大小a=。（均用上述物理量字母表示）

用如图所示的装置探究加速度与质量的关系，把右端带有滑轮的长木板放在实验桌上，木块的左端连接穿过打点计时器的纸带，右端连接细线，细线绕过定滑轮挂有托盘和砝码。

（1）下列做法正确的是______（填字母代号）；

A . 调节滑轮的高度，使牵引木块的细绳与长木板保持平行 B . 在调节木板倾斜度以平衡木块受到的滑动摩擦力时，需要挂上装有砝码的砝码桶 C . 实验时，应先接通打点计时器的电源再放开木块 D . 通过增减木块上的砝码改变质量时，需要重新调节木板倾斜度
（2）为使砝码桶及桶内砝码的总重力在数值上近似等于木块运动时受到的拉力，应满足的条件是木块和木块上砝码的总质量（选填“远大于”“远小于”或“近似等于”）砝码桶及桶内砝码的总质量；
（3）丙同学用该装置在平衡摩擦力的过程中打了一条如图所示的纸带，已知纸带左端为连接小车处，则应将平板的倾角适当（填“增大”或“减小”）些；
（4）实验中保持托盘和砝码的总质量不变，改变木块和木块上砝码的总质量M，进行实验，打出纸带，算出相应的加速度a. 某小组在实验中作出 $\text{[math]}$ 图像如图所示，图像斜率的物理意义是；若图像纵截距为b，斜率为k，则托盘和砝码的总质量m=（用字母 b、k 表示）

（1）在探究“物体质量一定时，加速度与力的关系”实验中，小方同学做了如图甲所示的实验改进，在调节桌面水平后，添加了力传感器来测细线中的拉力。
①实验时，下列说法正确的是
A．需要用天平测出砂和砂桶的总质量
B．小车靠近打点计时器，先接通电源，再释放小车，打出一条纸带，同时记录拉力传感器的示数
C．使用电磁打点计时器时应选用220V的交流电源
D．为减小误差，实验中一定要保证砂和砂桶的质量远小于小车的质量
②由实验得到小车的加速度a与力传感器示数F的关系如图乙所示。则小车运动过程中所受的阻力 $\text{[math]}$ ＝N，小车的质量M＝kg；
（2）某同学用单摆测重力加速度实验中，用游标卡尺测得小球直径的读数如图丙所示，则小球直径为cm；重复实验几次，改变摆线的长度L，用秒表测出相应的周期T，再以L为横坐标， $\text{[math]}$ 为纵坐标作图，对应的图像应为图丁中的直线（填“1”、“2”或“3”）。

4.2 探究加速度与力、质量的关系 知识点题库

4.2 探究加速度与力、质量的关系知识点题库